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塔里木盆地博孜-大北逆冲推覆带超深层致密砂岩地应力场模拟及分区评价
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作者 邢梓萌 李瑞雪 +6 位作者 邓虎成 宿航 张家维 何建华 张辉 胡笑非 马顺婷 《石油实验地质》 北大核心 2025年第2期296-310,共15页
塔里木盆地博孜—大北地区白垩系致密砂岩储层是我国超深层致密砂岩气勘探开发的重点层系。受逆冲推覆构造及盐构造双重影响,该地区发育了叠瓦状褶皱构造及一系列断距大、倾角变化显著的断裂,导致地应力场分布复杂多变,难以准确预测,严... 塔里木盆地博孜—大北地区白垩系致密砂岩储层是我国超深层致密砂岩气勘探开发的重点层系。受逆冲推覆构造及盐构造双重影响,该地区发育了叠瓦状褶皱构造及一系列断距大、倾角变化显著的断裂,导致地应力场分布复杂多变,难以准确预测,严重制约了该区的勘探开发进程。为揭示其应力分布规律,建立了一套适用于逆冲推覆构造特征的地应力场模拟方法,并结合储层地质特征与工程改造需求对研究区进行了应力分级分区评价。基于岩心测试、测井资料、矿场试验数据,标定了单井地应力方向和大小,系统分析了研究区地应力方向与大小的分布特征;通过探讨地应力对储层物性、脆性、工程改造难度的影响,建立了研究区应力分级评价标准;对博孜—大北地区重点开发的B1井区进行了精细三维非均质地应力场建模,明确了B1井区应力分布规律,完成了分区评价。地应力场数值模拟结果与单井地应力解释结果平均误差率小于10%,B1井区地应力方向主要为N170°—190°E,断裂附近地应力方向沿断裂走向发生20°~60°的偏转。地应力大小受埋深影响,呈现由北向南递增的趋势,背斜高点及断裂带内地应力与应力差减小;断裂级次越高,其对地应力的断裂扰动范围及强度越大。以最小主应力145MPa、水平应力差34MPa为界,将地应力状态由好到差分为4类:低应力差—低地应力、高应力差—低地应力、低应力差—高地应力、高应力差—高地应力。B1井区有利于压裂改造的低应力差—低地应力区主要分布于白垩系巴什组断裂上盘和构造变形高部位。 展开更多
关键词 超深层 致密砂岩储层 逆冲推覆构造 现今地应力模拟 应力分区 博孜—大北地区 塔里木盆地
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博兴洼陷沙四段上亚段—沙三段下亚段地应力特征
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作者 刘士林 张鹏飞 +2 位作者 邱贻博 冯建伟 刘水珍 《油气地质与采收率》 北大核心 2025年第2期36-50,共15页
东营凹陷博兴洼陷沙河街组油气资源丰富,勘探潜力大,但陆相页岩横向岩相变化快、储层非均质性强、地质结构复杂和埋藏深度大等特点,尤其多条断裂带的出现极大影响了地应力场的空间分布。同时在钻井过程中坍塌掉块、油气侵入等井下事故频... 东营凹陷博兴洼陷沙河街组油气资源丰富,勘探潜力大,但陆相页岩横向岩相变化快、储层非均质性强、地质结构复杂和埋藏深度大等特点,尤其多条断裂带的出现极大影响了地应力场的空间分布。同时在钻井过程中坍塌掉块、油气侵入等井下事故频发,储层压裂过程中井间缝网干扰大、重点层段压不开等技术难题直接制约博兴洼陷的油气勘探开发进程。以沙四段上亚段—沙三段下亚段(Es_(4)上—Es_(3)下)为研究对象,基于力学实验、测井解释和地震属性分析等多手段融合,构建非均质岩石力学参数体模型,确定单井地应力状态;在建立有限元地质力学模型的基础上,借助弹塑性有限元数值模拟手段,实现地应力场的空间表征,并分析地应力场分布差异的主控因素及机理。研究结果表明:博兴洼陷中西部构造活动持续时间长,主断层具有伸展-走滑特征,构造活动整体上呈从南向北、从洼陷中心向主断层附近迁移的趋势;Es_(4)上—Es_(3)下地应力状态整体处于Ⅰ类,但部分区域地应力状态仍随深度发生转换,水平最大主应力延伸趋势为由NE—WN呈大-小-大的变化过程,且地应力高值区主要分布于高青-平南断层拐角附近,以近EW向水平挤压为主。地应力场分布差异的主控因素主要包括储层岩性、构造形态和断层,储层岩性因岩石力学性质不同导致地应力分布不均,构造形态决定地应力性质,断层使地应力方向杂乱,在断层尖端、弯曲处发生应力集中。 展开更多
关键词 单井地应力状态 非均质岩石力学参数体 地应力模拟 储层压裂 博兴洼陷
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基于力学时变性的页岩油藏四维地应力演化规律研究
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作者 吕琦 吕晶 +2 位作者 程紫燕 宋阳 侯健 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期56-65,共10页
裂缝对页岩岩石力学性质影响突出,准确表征含裂缝页岩的岩石力学性质变化是实现页岩油藏压裂-投产过程中四维地应力场精准刻画的重要基础。已有四维地应力研究通常认为应力变化主要源于孔隙压力改变,未考虑岩石力学性质变化对四维地应... 裂缝对页岩岩石力学性质影响突出,准确表征含裂缝页岩的岩石力学性质变化是实现页岩油藏压裂-投产过程中四维地应力场精准刻画的重要基础。已有四维地应力研究通常认为应力变化主要源于孔隙压力改变,未考虑岩石力学性质变化对四维地应力的影响。利用在线CT实验,明晰了孔隙压力与页岩孔缝体积的关系,依据应变能理论,推导了裂缝体积与页岩泊松比、弹性模量的理论关系,建立了孔隙压力与泊松比、弹性模量的时变理论模型。结果表明,层理缝开启是页岩岩石力学参数具有时变性的主要原因,孔隙压力越大,裂缝开启条数越多,裂缝空间呈指数型增长。随裂缝体积增加,页岩泊松比快速增加、杨氏模量快速减小,页岩强度大幅降低。以济阳坳陷页岩为例开展分析,裂缝体积占比提高至1%时,杨氏模量由37.5GPa下降至15.06GPa,泊松比由0.22上升至0.35。依托数值模拟方法对比分析岩石力学参数时变性对四维地应力演化的影响,考虑岩石力学时变性特征的四维地应力模拟能够更好地表征页岩压裂-投产过程中的应力大小演化与方向偏转的规律,与实际油藏压裂-投产过程中的四维地应力演化规律更加吻合,模拟结果更加可靠。研究成果能够为页岩油立体井组合理部署、优化设计、风险预警等提供理论支撑。 展开更多
关键词 页岩油 四维地应力 岩石力学性质 时变性特征 四维地应力模拟
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地应力预测技术的研究现状与进展 被引量:73
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作者 印兴耀 马妮 +1 位作者 马正乾 宗兆云 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期488-504,共17页
页岩储层为低孔低渗岩石,须经过大规模的压裂改造才能够获得商业产能,而地应力是进行压裂改造的关键因素,它在油气勘探领域具有重要的作用,不仅是油气运移的驱动力,而且能为井壁稳定性分析和钻井优化设计等提供依据。在油层改造过程中,... 页岩储层为低孔低渗岩石,须经过大规模的压裂改造才能够获得商业产能,而地应力是进行压裂改造的关键因素,它在油气勘探领域具有重要的作用,不仅是油气运移的驱动力,而且能为井壁稳定性分析和钻井优化设计等提供依据。在油层改造过程中,地层地应力场的状态和岩石的力学性质决定了压裂的裂缝延伸方向、形态和方位,影响着压裂的增产效果。对地应力预测技术进行了归纳总结,分别从地应力测量方法、地应力测井计算方法、地应力数值模拟方法及地应力地震预测方法四个方面介绍了地应力的研究现状。不同的地应力预测方法反映了不同方面的地应力信息,有着不同的适用条件和预期成果。着重介绍了地应力的地震预测方法,该方法可以得到三维地应力剖面,对地应力的地震评价有着重要的意义。最后对地应力地震预测方法的发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 页岩 地应力 地应力测量方法 地应力测井计算方法 地应力数值模拟方法 地应力地震预测方法
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曲壳模型在区块地应力研究中的应用 被引量:1
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作者 李俊海 王木乐 +2 位作者 吴田忠 宋胜利 邹峰梅 《断块油气田》 CAS 2003年第5期20-22,共3页
介绍了利用曲壳模型计算地应力的方法 ,给出了计算实例和计算结果。通过研究证明利用曲壳模型能够反映地质构造的真实情况 ,又不像三维模型那样工作量大 ,能够满足油田分析地层地应力的要求。通过进行大量的区块地应力研究 ,开发了TP1 3... 介绍了利用曲壳模型计算地应力的方法 ,给出了计算实例和计算结果。通过研究证明利用曲壳模型能够反映地质构造的真实情况 ,又不像三维模型那样工作量大 ,能够满足油田分析地层地应力的要求。通过进行大量的区块地应力研究 ,开发了TP1 30TT高抗挤毁套管 ,在盐岩、泥岩等特殊井段使用效果良好。 展开更多
关键词 曲壳模型 地应力模拟 断层 套损防治 油田 油气勘探
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超大埋深高地应力软岩隧道衬砌设计研究 被引量:5
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作者 李力 丁啸宇 胡庆龙 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2023年第S01期162-172,共11页
围岩初始地应力场是隧道工程稳定与支护结构设计所需要的基本因素之一,在超大埋深高地应力软岩隧道衬砌设计过程中,如何合理确定围岩压力并进行衬砌针对性设计参数是工程师关注的重要问题。以某铁路超大埋深高地应力软岩隧道为研究对象... 围岩初始地应力场是隧道工程稳定与支护结构设计所需要的基本因素之一,在超大埋深高地应力软岩隧道衬砌设计过程中,如何合理确定围岩压力并进行衬砌针对性设计参数是工程师关注的重要问题。以某铁路超大埋深高地应力软岩隧道为研究对象,从理论推导和数值模拟两个方面出发对围岩压力进行研究,即基于卡斯特耐尔拓展公式理论推导确定围岩压力和基于ANSYS有限元分析软件进行三维地应力场模拟,研究了不同地应力水平和预留变形量组合下的围岩压力,并对三维地应力场模拟结果进行分析探讨;通过上述方法确定围岩压力后,建立有限元分析模型对高地应力软岩隧道衬砌参数(以Ⅳ级围岩为例)进行设计,检算衬砌参数可靠性并形成成果,可以为类似工程提供参考。 展开更多
关键词 地应力软岩 卡斯特耐尔拓展公式 围岩特征曲线 地应力模拟 隧道衬砌设计
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局部地应力对地层速度及构造解释的影响 被引量:1
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作者 刘振 李黎 +1 位作者 戴建文 沈水荣 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期1164-1173,1191,I0008,共12页
地应力是地层压实作用的主控因素之一,应力变化必然引起压实作用的变化,进而影响地层速度及基于地震资料的构造解释。迄今未见地应力横向变化对地层速度及构造解释影响的定量分析文献。为此,基于测井数据,参考了土木工程、固体矿产、钻... 地应力是地层压实作用的主控因素之一,应力变化必然引起压实作用的变化,进而影响地层速度及基于地震资料的构造解释。迄今未见地应力横向变化对地层速度及构造解释影响的定量分析文献。为此,基于测井数据,参考了土木工程、固体矿产、钻井工程等领域的研究成果,采用有限差分法模拟应力场,分析局部地应力对地层速度的影响机理。得到以下认识:(1)局部范围内的速度变化主要受局部应力场变化的影响,且对勘探初期的油气田储量评估影响较大;(2)披覆背斜构造高点至翼部垂向地应力减小,且埋深越大变化越快;(3)滚动背斜垂向地应力向断层方向增大,而且距断层越近、埋深越大变化越快;(4)在地应力影响下,上述两类构造高部位的层速度及平均速度较翼部高,且埋深越大变化越快。油田钻探实例证实了上述认识,可见,地应力场是地层速度变化的重要影响因素之一,在地震勘探中有必要予以关注。 展开更多
关键词 局部地应力 地应力模拟 披覆背斜 滚动背斜 层速度 平均速度
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利用井眼坍塌信息求取最大水平主应力的方法 被引量:8
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作者 李光泉 王怡 +1 位作者 陈军海 陈曾伟 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2012年第1期37-41,共5页
准确获取深部地层地应力的方向和大小,对于井眼轨道设计、井壁稳定、压裂增产等具有重要意义。重点研究了利用井眼坍塌信息求取最大水平主应力的方法,提出结合测井资料分析采用数值模拟方法反演最大水平主应力大小的方法。研究表明:利... 准确获取深部地层地应力的方向和大小,对于井眼轨道设计、井壁稳定、压裂增产等具有重要意义。重点研究了利用井眼坍塌信息求取最大水平主应力的方法,提出结合测井资料分析采用数值模拟方法反演最大水平主应力大小的方法。研究表明:利用井眼坍塌信息求取最大水平主应力大小的数值模拟方法可行,能够真实反映深部地层的应力环境、地层岩石的力学特性,比较准确地确定最大水平主应力的大小,且方法简单易行。 展开更多
关键词 井眼坍塌水平地应力反演分析数值模拟
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基于岩石力学及压裂施工参数计算的复杂缝网建模 被引量:1
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作者 向传刚 迟博 《大庆石油地质与开发》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期153-159,共7页
传统的人工裂缝建模方法未考虑力学及施工规模等因素,模型并不能准确表征地下缝网形态。为建立更加可靠的缝网模型,提出了基于岩石力学及压裂施工参数计算的复杂缝网建模方法。在岩石力学建模及压前地应力场模拟的基础上,对泵压、排量... 传统的人工裂缝建模方法未考虑力学及施工规模等因素,模型并不能准确表征地下缝网形态。为建立更加可靠的缝网模型,提出了基于岩石力学及压裂施工参数计算的复杂缝网建模方法。在岩石力学建模及压前地应力场模拟的基础上,对泵压、排量和加砂量等压裂施工参数曲线进行拟合计算,模拟得到复杂裂缝扩展过程和最终缝网模型。实际模拟检验表明,基于该模型的生产历史拟合符合率较高,较好体现了缝网压裂后单井产量递减特征及渗流规律,可为压裂参数设计、后期注水政策调整等提供可靠依据。 展开更多
关键词 缝网压裂 地应力模拟 施工参数拟合 裂缝建模 复杂裂缝
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Petrel2ANSYS: Accessible software for simulation of crustal stress fields using constraints provided by multiple 3D models employing different types of grids 被引量:7
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作者 LIU Yu-yang PAN Mao LIU Shi-qi 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第9期2447-2463,共17页
Crustal stresses play an important role in both exploration and development in the oil and gas industry.However,it is difficult to simulate crustal stress distributions accurately,because of the incompatibilities that... Crustal stresses play an important role in both exploration and development in the oil and gas industry.However,it is difficult to simulate crustal stress distributions accurately,because of the incompatibilities that exist among different software.Here,a series of algorithms is developed and integrated in the Petrel2ANSYS to carry out two-way conversions between the 3D attribute models that employ corner-point grids used in Petrel and the 3D finite-element grids used in ANSYS.Furthermore,a modified method of simulating stress characteristics and analyzing stress fields using the finite-element method and multiple finely resolved 3D models is proposed.Compared to the traditional finite-element simulation-based approach,which involves describing the heterogeneous within a rock body or sedimentary facies in detail and simulating the stress distribution,the single grid cell-based approach focuses on a greater degree on combining the rock mechanics described by 3D corner-point grid models with the finely resolved material characteristics of 3D finite-element models.Different models that use structured and unstructured grids are verified in Petrel2ANSYS to assess the feasibility.In addition,with minor modifications,platforms based on the present algorithms can be extended to other models to convert corner-point grids to the finite-element grids constructed by other software. 展开更多
关键词 numerical simulation of stress fields corner-point grids finite-element grids PETREL ANSYS
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Hydrogeochemical modelling of corrosive environment contributing to premature failure of anchor bolts in underground coal mines 被引量:4
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作者 PENG Ya Wendy TIMMS 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第5期1599-1610,共12页
Anchor bolts are commonly used throughout underground mining and tunnelling operations to improve roof stability.However,premature failures of anchor bolts are significant safety risks in underground excavations aroun... Anchor bolts are commonly used throughout underground mining and tunnelling operations to improve roof stability.However,premature failures of anchor bolts are significant safety risks in underground excavations around the world due to susceptible bolt materials,a moist and corrosive environment and tensile stress.In this paper,laboratory experiments and hydrogeochemical models were combined to investigate anchor bolt corrosion and failure associated with aqueous environments in underground coal mines.Experimental data and collated mine water chemistry data were used to simulate bolt corrosion reactions with groundwater and rock materials with the PHREEQC code.A series of models quantified reactions involving iron and carbon under aerobic and anaerobic conditions in comparison with ion,pH and pE trends in experimental data.The models showed that corrosion processes are inhibited by some natural environmental factors,because dissolved oxygen would cause more iron from the bolts to oxidize into solution.These interdisciplinary insights into corrosion failure of underground anchor bolts confirm that environmental factors are important contributors to stress corrosion cracking. 展开更多
关键词 anchor bolts hydrogeochemical modelling rock bolts and cable bolts stress corrosion cracking water chemistry analysis
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Mechanical response features and failure process of soft surrounding rock around deeply buried three-centered arch tunnel 被引量:1
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作者 赵瑜 张志刚 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第10期4064-4073,共10页
Due to the extreme complexity of mechanical response of soft surrounding rock(SR) around a tunnel under high geostatic stress conditions, the integration of physical and numerical modeling techniques was adopted. Base... Due to the extreme complexity of mechanical response of soft surrounding rock(SR) around a tunnel under high geostatic stress conditions, the integration of physical and numerical modeling techniques was adopted. Based on the similarity theory, new composite-similar material was developed, which showed good agreement with the similarity relation and successfully simulated physico-mechanical properties(PMP) of deep buried soft rock. And the 800 mm×800 mm×200 mm physical model(PM) was conducted, in which the endoscopic camera technique was adopted to track the entire process of failure of the model all the time. The experimental results indicate that the deformation of SR around a underground cavern possessed the characteristics of development by stages and in delay, and the initial damage of SR could induce rapid failure in the later stage, and the whole process could be divided into three stages, including the localized extension of crack(the horizontal load(HL) was in the range of 130 k N to 170 k N, the vertical load(VL) was in the range of 119 k N to 153.8 k N), rapid crack coalescence(the HL was in the range of 170 k N to 210 k N, the VL was in the range of 153.8 k N to 182.5 k N) and residual strength(the HL was greater than 210 k N, the VL was greater than 182.5 k N). Under the high stress conditions, the phenomenon of deformation localization in the SR became serious and different space positions show different deformation characteristics. In order to further explore the deformation localization and progressive failure phenomenon of soft SR around the deeply buried tunnel, applying the analysis software of FLAC3 D three-dimensional explicit finite-difference method, based on the composite strain-softening model of Mohr-Coulomb shear failure and tensile failure, the calculation method of large deformation was adopted. Then, the comparative analysis between the PM experiment and numerical simulation of the three centered arch tunnels was implemented and the relationship of deformation localization and progressive failure of SR around a tunnel under high stress conditions was discussed. 展开更多
关键词 deeply buried tunnel physical model(PM) surrounding rock(SR) failure process
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